封装结构制造技术

本发明专利技术提供了一种封装结构，其中，包括：第一半导体芯片，所述第一半导体芯片具有相对的第一表面和第二表面，在所述第一表面设置有光耦合区以及围绕所述光耦合区的非光耦合区，所述光耦合区内设置有光耦合接口；至少一个第二半导体芯片，所述至少一个第二半导体芯片固定在所述第一表面的所述非光耦合区上；顶盖板，所述顶盖板被固定在每个所述第二半导体芯片的背离所述第一半导体芯片的一侧表面上，并且覆盖所述至少一个第二半导体芯片；其中，在所述顶盖板上设置有在厚度方向上贯穿所述顶盖板的第一开口，以露出所述光耦合区。实现了无塑封的3D芯片堆叠封装，在防止所述第一半导体芯片发生翘曲的同时，还对光耦合接口界面形成了保护。了保护。了保护。

【技术实现步骤摘要】
封装结构


[0001]本专利技术涉及半导体封装领域，特别涉及一种封装结构。

技术介绍

[0002]随着半导体技术的日益发展，具有高的集成密度的封装结构越来越重要。例如，采用3D封装结构可以实现芯片与芯片之间的相互堆叠。
[0003]目前现有的硅光芯片中的电子集成电路芯片(Electronic integrated circuit chip，EIC芯片)和光子集成电路芯片(Photonic integrated chip circuit，PIC芯片)由于采用不同的晶圆生成工艺制程，采用芯片级别的互连(例如打线或倒装的互连方式)来实现EIC芯片与PIC芯片之间的连接，形成三维互连结构。
[0004]在PIC芯片和EIC芯片的三维封装中，为了避免打薄PIC芯片时造成翘曲从而导致PIC芯片和EIC芯片的连接点错位或失效，或者为了使PIC芯片和EIC芯片的封装具有较高的强度，通常需要在PIC芯片表面形成塑封层。然而，PIC芯片具有用于输入光的光耦合接口，直接对光芯片PIC芯片)的表面进行塑封会导致光纤耦合界面的损坏，从而导致光纤耦合接口的插入损耗大幅增加并影响光电芯片的实际使用。
[0005]而传统的无塑封的3D光电芯片则存在多层芯片堆叠过程中翘曲过大、良率低以及无法应用于大尺寸光子集成电路芯片和电子集成电路芯片之间的堆叠，同时也不利于实现具有“硅通孔”(Through Silicon Via，TSV)结构的超薄光子集成电路芯片的贴装。

技术实现思路

[0006]为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种封装结构，其可以实现无塑封的3D芯片堆叠封装，在防止所述第一半导体芯片发生翘曲的同时，还对光耦合接口界面形成了保护。
[0007]本专利技术的目的采用以下技术方案实现：
[0008]根据本专利技术的一方面，提供一种封装结构，包括：
[0009]第一半导体芯片，所述第一半导体芯片具有相对的第一表面和第二表面，在所述第一表面设置有光耦合区以及围绕所述光耦合区的非光耦合区，所述光耦合区内设置有光耦合接口；
[0010]至少一个第二半导体芯片，所述至少一个第二半导体芯片固定在所述第一表面的所述非光耦合区上；
[0011]顶盖板，所述顶盖板被固定在每个所述第二半导体芯片的背离所述第一半导体芯片的一侧表面上，并且覆盖所述至少一个第二半导体芯片；
[0012]其中，在所述顶盖板上设置有在厚度方向上贯穿所述顶盖板的第一开口，以露出所述光耦合区。
[0013]在一些实施方式中，所述至少一个伪芯片仅包括一个伪芯片，并且在垂直于所述第一表面的方向上，所述伪芯片具有贯通其第一顶面和第二顶面的空腔，以露出所述光耦
合区。
[0014]在一些实施方式中，所述至少一个伪芯片包括多个伪芯片，并且在平行于所述第一表面的方向上，所述多个伪芯片固定在所述光耦合区的周边。
[0015]在一些实施方式中，所述至少一个伪芯片包括多个伪芯片，所述多个伪芯片中的一个伪芯片对应覆盖在所述光耦合区上，并且在垂直于所述第一表面的方向上，该伪芯片具有贯通其第一顶面和第二顶面的空腔，以露出所述光耦合区；所述多个伪芯片中的其余伪芯片固定在所述光耦合区的周边。
[0016]在一些实施方式中，所述至少一个第二半导体芯片包括一个或者多个小芯片，并且在平行于所述第一表面的方向上，所述一个或者多个小芯片和所述至少一个伪芯片固定在所述光耦合区的周边。
[0017]进一步地，针对每个所述第一半导体芯片，定义该第一半导体芯片的所述第一表面所占面积为S1，与该第一半导体芯片对应的所有的第二半导体芯片所占的面积之和为S2；其中，S2与S1之间的比例大于70％。
[0018]进一步地，在垂直于所述第一表面的方向上，所述至少一个伪芯片的远离所述第一表面的一侧顶面与所述至少一个第二半导体芯片的远离所述第一表面的一侧顶面齐平；所述顶盖板还覆盖所述至少一个伪芯片的部分表面；所述顶盖板通过导热胶体与每个所述第二半导体芯片的表面以及所述至少一个伪芯片的部分表面固定连接。
[0019]在一些实施方式中，所述顶盖板包括第一侧边，所述顶盖板的第一侧边设置有朝向其内部凹陷的缺口，以形成所述第一开口。
[0020]进一步地，所述顶盖板的所述第一侧边在其长度方向上或者宽度方向上延伸至靠近所述第一半导体芯片的一侧边缘。
[0021]在一些实施方式中，所述封装结构还包括光耦合区保护环，所述光耦合区保护环环绕所述光耦合区；其中，所述光耦合区保护环包括金属、陶瓷、硅中的至少一种。
[0022]进一步地，在垂直于所述第一表面的方向上，所述光耦合区保护环的远离所述第一表面的顶面的高度大于所述第二半导体芯片的远离所述第一表面的顶面的高度。
[0023]进一步地，在所述光耦合区保护环的内径指向外径的延伸方向上，所述光耦合区保护环包括内壁和外壁；所述顶盖板的所述第一开口露出所述光耦合区保护环，并且所述顶盖板的侧面与所述光耦合区保护环的外壁抵接。
[0024]进一步地，所述光耦合区保护环的外壁上包覆有导热胶体，在垂直于所述第一表面的方向上，所述顶盖板的侧面与所述导热胶体相接触。
[0025]根据本专利技术的又一方面，提供一种封装结构，包括：
[0026]第一半导体芯片，所述第一半导体芯片具有相对的第一表面和第二表面，在所述第一表面设置有光耦合区以及围绕所述光耦合区的非光耦合区，所述光耦合区内设置有光耦合接口；
[0027]至少一个伪芯片，所述至少一个伪芯片固定在所述第一表面上，其中，与该第一半导体芯片对应的一个伪芯片覆盖在所述光耦合区上方，同时针对对应覆盖所述光耦合区的所述伪芯片，该伪芯片的基材对预设波长的光具有透光属性；
[0028]第一微透镜阵列，所述第一微透镜阵列制造在对应覆盖所述光耦合区的一个伪芯片上；
[0029]至少一个第二半导体芯片，所述至少一个第二半导体芯片固定在所述第一表面的所述非光耦合区上；
[0030]顶盖板，所述顶盖板被固定在每个所述第二半导体芯片的背离所述第一半导体芯片的一侧表面上，并且覆盖所述至少一个第二半导体芯片；
[0031]其中，在所述顶盖板上设置有在厚度方向上贯穿所述顶盖板的第二开口，以露出覆盖所述光耦合区的一个伪芯片。
[0032]进一步地，在垂直于对应的第一半导体芯片的所述第一表面的方向上，所述至少一个伪芯片的远离所述第一表面的一侧顶面与所述至少一个第二半导体芯片的远离所述第一表面的一侧顶面齐平。
[0033]进一步地，针对每个所述第一半导体芯片，定义该第一半导体芯片的所述第一表面所占面积为S1，与该第一半导体芯片对应的所有的第二半导体芯片所占的面积之和为S2；其中，S2与S1之间的比例大于70％。
[0034]在一些实施方式中，通过调制所述第一微透镜阵列的弧度及所述第一微透镜阵列与所述光耦合接口的距离，以将入射到所述第一微透镜阵列的光汇聚到所述光耦合接口。
[0035]进一步本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种封装结构，其特征在于，包括：第一半导体芯片，所述第一半导体芯片具有相对的第一表面和第二表面，在所述第一表面设置有光耦合区以及围绕所述光耦合区的非光耦合区，所述光耦合区内设置有光耦合接口；至少一个第二半导体芯片，所述至少一个第二半导体芯片固定在所述第一表面的所述非光耦合区上；顶盖板，所述顶盖板被固定在每个所述第二半导体芯片的背离所述第一半导体芯片的一侧表面上，并且覆盖所述至少一个第二半导体芯片；其中，在所述顶盖板上设置有在厚度方向上贯穿所述顶盖板的第一开口，以露出所述光耦合区。2.如权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述封装结构还包括至少一个伪芯片，所述至少一个伪芯片固定在所述第一表面的所述非光耦合区上，其中，所述至少一个伪芯片环绕所述光耦合区。3.如权利要求2所述的封装结构，其特征在于，所述至少一个伪芯片仅包括一个伪芯片，并且在垂直于所述第一表面的方向上，所述伪芯片具有贯通其第一顶面和第二顶面的空腔，以露出所述光耦合区。4.如权利要求2所述的封装结构，其特征在于，所述至少一个伪芯片包括多个伪芯片，并且在平行于所述第一表面的方向上，所述多个伪芯片固定在所述光耦合区的周边。5.如权利要求2所述的封装结构，其特征在于，所述至少一个伪芯片包括多个伪芯片，所述多个伪芯片中的一个伪芯片对应覆盖在所述光耦合区上，并且在垂直于所述第一表面的方向上，该伪芯片具有贯通其第一顶面和第二顶面的空腔，以露出所述光耦合区；所述多个伪芯片中的其余伪芯片固定在所述光耦合区的周边。6.如权利要求2所述的封装结构，其特征在于，所述至少一个第二半导体芯片包括一个或者多个小芯片，并且在平行于所述第一表面的方向上，所述一个或者多个小芯片和所述至少一个伪芯片固定在所述光耦合区的周边。7.如权利要求2至6中任意一项所述的封装结构，其特征在于，针对每个所述第一半导体芯片，定义该第一半导体芯片的所述第一表面所占面积为S1，与该第一半导体芯片对应的所有的第二半导体芯片所占的面积之和为S2；其中，S2与S1之间的比例大于70％。8.如权利要求2所述的封装结构，其特征在于，在垂直于所述第一表面的方向上，所述至少一个伪芯片的远离所述第一表面的一侧顶面与所述至少一个第二半导体芯片的远离所述第一表面的一侧顶面齐平；所述顶盖板还覆盖所述至少一个伪芯片的部分表面；所述顶盖板通过导热胶体与每个所述第二半导体芯片的表面以及所述至少一个伪芯片的部分表面固定连接。9.如权利要求2所述的封装结构，其特征在于，所述顶盖板包括第一侧边，所述顶盖板的第一侧边设置有朝向其内部凹陷的缺口，以
形成所述第一开口。10.如权利要求9所述的封装结构，其特征在于，所述顶盖板的所述第一侧边在其长度方向上或者宽度方向上延伸至靠近所述第一半导...

【专利技术属性】
技术研发人员：江卢山，孟怀宇，沈亦晨，
申请(专利权)人：杭州光智元科技有限公司，
类型：发明
国别省市：